(57)【要約】【課題】  簡単な構造でかつ安価に液体燃料の炭素間結合を物理的に微粒子化することにより燃料の向上や有害排気ガスの低減をはかることを目的とするもの。【解決手段】液体燃料の流入路を有する本体と、多重の螺旋状の流水路を有し液体燃料を流動させるためのスクリューホーン部と、前記スクリュー部を超音波で振動させるための振動素子を差備えることを特徴とするもの。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
炭素間結合された液体燃料を超音波作用によって物理的に炭素間結合を切断させることにより完全燃焼化を促進させることが可能な液体燃料微粒子化処理装置において、未処理液体燃料の流入路を有する本体部と、前記本体部の内部に収容され前記移り未処理液体燃料が多重の螺旋状の流通路を有し前記流通路の液体燃料を流動させるためのスクリュー部と、前記スクリュー部を超音波で振動させ液体燃料を微振動させるための振動素子を備えたことを特長とする液体燃料微粒子化処理装置。
【請求項２】
前記スクリュー部は増幅スクリューとスクリューホーンとからなり、前記増幅スクリューとスクリューホーンとは同軸的及び口径が異なるよう構成され、液体燃料は前記増幅スクリューからスクリューホーンへと流動することを特徴とする請求項１記載の液体燃料微粒子化処理装置。
【請求項３】
前記スクリュー部は増幅スクリューとスクリューホーンとからなり、前
記増幅スクリューまたはスクリューホーンはシリカ、アルミナ、マグネシウム等の金属元素を単独または混合乾燥させ、長時間焼成した焼成体セラミックであることを特徴とする請求項１記載の液体燃料微粒子化処理装置。
【請求項４】
前記スクリュー部は増幅スクリューとスクリューホーンとからなり、前記増幅スクリューまたはスクリューホーンは放射線を放射する放射性鉱石、電気石等の花崗岩石であることを特徴とする請求項１記載の液体燃料微粒子化処理装置。
【請求項５】
前記振動素子は１個または複数個の振動子を直列接続で駆動され、前記
振動子の前後には振動子の振動を増幅させるための増幅ホーンが結合していることを特徴
とする請求項１記載の液体燃料微粒子化処理装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は自動車、船舶、汎用燃料機器、土木機械等に用いられる内燃機関の液体燃料の分子集団を微粒子化することにより、完全燃焼化を促進して燃費の向上や有害ガスの低減が可能となる液体燃料微粒子化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関については、近年、環境に優しくまた省エネルギーであることが特に要求されている。この理由として、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）が大気汚染の元凶とされ、これら有害物質の排出量を抑える必要があり、また資源の枯渇が懸念される今日において燃料の消費が少ない内燃機関が求められている。更には、ガソリンエンジンのみならず、燃料効率が良いとされてきたディーゼルエンジンにおいても、排気ガス中の黒鉛や浮遊微粒子物質についても有害とされ、この排出を低減することが要求されている。
【０００３】
このため、磁界中に燃料を通過させ、燃料分子の結合を切断して微粒子化することにより、完全燃焼を促進し、燃料効率をアップさせることが提案されている。これは、核磁気共鳴現象を利用したもので、この原理はその名前からもわかるように原子核の磁気的性質に基づく現象である。核は正に帯電したプロトンと中性子からできているため、この正に帯電した核が回転すると、電流がコイルを流れるのと同じように小さい磁石を作りだす。この磁石の大きさは、核の中でのプロトンの方向によって決定される。このような小さい磁石と考えられる核を外部磁場の中におくと、外部磁場に対し量子力学的条件に制約された数の配向をとる。これにラジオ波を照射するとラジオ波を吸収し、核磁気の配向を変え核磁気共鳴という現象を起こす。この核磁気共鳴現象により、今まで結び付きが強かった炭素間結合がスピン現象により弱くなり、それ故に炭素間結合が切断されることになる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した核磁気共鳴作用を利用してその核磁気共鳴装置を提供するには強力な永久磁石あるいは電磁コイルを用いた電磁石が必要になり、設置スペース、重量、コスト等が問題点となり、また電磁石による装置においては電気系統が故障すると共に動作不能となる可能性が生ずる。さらには、磁気漏洩による電子装置の誤動作が考えられ、コンピュータを多く搭載した今日の自動車においては、誤動作による交通事故の危険さえ伴うものとなる。
【０００５】
また、本考案者においても上記方法を試行してみたが、その効果が十分に発揮されず、逆に十分な効果を発揮するためにはその装置が大型なものとなり、自動車や船舶といった軽量化が要求される内燃機関に用いることは実用的ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願考案はこのような問題点を除去せんとなされたものであり、本願の考案によれば、構造が簡単でかつ安価で液体燃料の炭素間結合を切断して、液体燃料の分子集団を小型化させることが可能となり、この結果として完全燃焼および燃費の向上を図ることが可能な液体燃料処理装置を提供し、合わせて磁束の漏洩等他の問題点も解決できる液体燃料処理装置を提供することを目的としている。上記目的を達成するために、本願における考案においては、炭素間結合された液体燃料を超音波作用によって炭素間結合を切断させることにより完全燃焼化を促進させることが可能な液体燃料処理装置において、未処理液体燃料の流入路を有する本体部と、前記本体の内部に収容され前記未処理燃料が多重の螺旋状の流通路を有し前記流通路の液体燃料を流動させるためのスクリュー部と、前記スクリュー部を超音波で振動させ液体燃料を微振動させるための振動素子を備えたことを特徴としている。
【０００７】
特に本願考案については、スクリュー部は増幅スクリューとスクリューホーンとからなり、前記増幅スクリューとスクリューホーンとは同軸的及び口径は異なるように、二重の螺旋状スクリューで構成したことを特徴としている。
【０００８】
更に、本願の考案においては前記スクリュー部の部材をシリカ、アルミナ、マグネシウム等の多元素共存特殊鉱石材料を用いて、セラミック焼成成型したことを特徴とするものであり、他の実施態様として多元素共存特殊鉱石材料は微弱な放射線を放射する放射性鉱石、電気石等の花崗岩石であることをその特徴としている。
【考案の効果】
【０００９】
以上のように請求項１の考案に係る炭素間結合された液体燃料を超音波作用によって炭素間結合を切断させることにより完全燃焼化を促進させることが可能な液体燃料処理装置によれば、未処理液体燃料の流入路を有する本体部と、前記本体の内部に収容され前記未処理燃料が多重の螺旋状の流通路を有し前記流通路の液体燃料を流動させるためのスクリュー部と、前記スクリュー部を超音波で振動させ液体燃料を微振動させるための振動素子を備えたことにより、磁石を用いた液体燃料処理装置と比較して、小型化が可能となり、その効果も多大なものとなる。
【００１０】
また、請求項２の実施例によれば、スクリュー部は増幅スクリューとスクリューホーンとからなり、前記増幅スクリューとスクリューホーンとは同軸的及び口径が異なるよう構成され、液体燃料は増幅スクリューからスクリューホーンへと流動することにより、振動子の駆動時間は長くとれるものとなり、また、液体燃料の流速も増大し、処理時間そのものは短いものとなる。
【００１１】
さらに、請求項３乃至４の実施例によれば、前記請求項１乃至２の効果に加えて、その効果が重畳的に得られるものとなる。
【００１２】
また、請求項５の実施例によれば、小型化が可能になり、自動車、船舶、汎用燃焼機器のような移動体に最適なものとなる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願の液体燃料微粒子化処理装置において、未処理液体燃料の流入路を有する本体部と、前記本体の内部に収容され前記未処理燃料が多重の螺旋状の流通路を有し前記流通路の液体燃料を流動させるための同軸的に構成され且つ口径の異なる増幅スクリューとスクリューホーンとからなるスクリュー部と、前記スクリュー部はシリカ、アルミナ、マグネシウム等の多元素共存特殊鉱石材料を用いて、セラミック焼成成型し、あるいは多元素共存特殊鉱石材料は微弱な放射線を放射する放射性鉱石、電気石等の花崗岩石からなり、前記スクリュー部を超音波で振動させ液体燃料を微振動させるための振動素子を備えるよう構成することが好ましい。
【実施例１】
【００１４】
本願の考案に係わる液体燃料処理装置を図面に示した実施例に基づき説明する。図１は本願考案に係わる液体燃料処理装置の一部断面を示しており、本実施例においては自動車用ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、重油燃焼機器に適用した場合を示している。
【００１５】
図１において、１は本体であり、該本体は後述する、増幅スクリュー２やスクリューホーン４を内部に収納している。該本体１の上部にはテーパ状に形成された雌状螺子部が形成され、図示しない雄状螺子部を有するジョイント部と螺子結合することになる。そして、このジョイント部には燃料タンクから接続された燃料ホースが接続され、螺子結合によって燃料が漏洩しないよう形成されている。
【００１６】
２は増幅スクリューであり、この増幅スクリュー２は内部が中空に形成され、液体燃料が一旦、前記本体１の上部から流入された液体燃料がこの中空部に流入され、該増幅スクリュー２の下部に設けられた流出口から今度はこの増幅スクリュー２のスクリューガイド部に沿って上昇し、次のスクリューホーン４に流入し、次のスクリューホーン４に液体燃料が導かれることになる。３はＯリングであり、増幅スクリュー２を本体１によって保持するとともに、液体燃料の漏洩を防ぐことになる。
【００１７】
４はスクリューホーンであり、前述したとおり、２の増幅スクリューから出た液体燃料はこのスクリューホーン４のスクリューガイド部に沿って流動し、図面上の左側の流出口から流出することになる。５はＯリングであり、前記した増幅スクリュー２やスクリューホーン４を保持し、液体燃料の漏洩を防ぐために形成され、本体１と密接に嵌合するよう構成されている。６は固定ナットであり、該固定ナット６は後述するホーンＡ７やホーンＢ１０及び振動素子８を保持する部材に設けられ、本体１の外周部に設けられた螺子部と螺子嵌合するよう構成されている。なお、本実施例においては前記した増幅スクリュー２とスクリューホーン４を合わせてスクリュー部と総称する。
【００１８】
７はホーンＡであり、該ホーンＡは後述する振動素子８を保持するとともに、前記振動素子８からの振動を増幅しながらスクリュー部にその振動を伝えることになる。８は前述したとおり、超音波を発生させるための振動素子であり、具体的な構成としては、ピエゾ式圧電素子が好適ではあるが、超音波を発生させるための振動子であれば、ピエゾ素子に限定されるものではない。該振動素子８は、図面からも判るとおり、１個の振動子を用いるのではなく、本実施例のように４個の振動素子を直列に接続し、その振動が増大するよう構成されている。９はアース端子であり、１２の駆動用電源端子とともに、振動素子８の駆動用電源を供給するよう構成されている。１０はホーンＢであり振動素子８の後端部に設けられ、振動素子８からの後部振動をボルト１１によって、ホーンＡ７と共動しながら、振動素子８からの振動を前記した増幅スクリュー２及びスクリューホーン４へその振動が増幅しながら伝導することになる。１３は駆動保持部材であり前記スクリュー部即ち、増幅スクリュー２及びスクリューホーン４を保持するとともに、振動素子８の振動を前記スクリュー部に伝導する役目を担っている。
【００１９】
ところで、前述したとおり、考案者は液体燃料の炭素間結合を開放して微小クラスター化して、燃焼効率の向上を試作していたところ、磁気を用いた核磁気共鳴装置においては、なかなか良好な結果を得ることができず、このため考案したのが、この炭素のクラスターを小さくする方法として超音波を振動源とする方法である。超音波であれば、基本的には磁石を用いたものより、より能動的であり、その効果が期待される。しかしながら、場合によってはその装置が大型化し、磁気作用と同様に自動車や船舶といった移動体に設置するには困難なものであった。
【００２０】
そのため、ここで、本願実用新案登録出願人が考案したスクリュー部即ち、増幅スクリュー２及びスクリューホーン４の構造について説明する。図において、増幅スクリュー２及びスクリューホーン４は同軸的に形成されており、且つその口径が異なっている。前述したとおり、未処理液体燃料は本体上部の流入口から流入し、先ず増幅スクリュー２へと導かれることになる。増幅スクリュー２の中心部は中空になっており、その増幅スクリュー２の下部には流出口があり当該流出口がら出た液体燃料は増幅スクリュー２の外周部に設けられた螺旋状のスクリューガイド部に沿って、流動することになる。その後、液体燃料は今度は同軸的に形成され口径が大きいスクリューホーン４に流入され、当該スクリューホーン４の外周部に設けられたスクリューガイド部に沿って液体燃料が動くことになり、最終的には、本体下部に設けられた流出口から処理された液体燃料が出て行くことになる。このように、スクリュー部によって流動する液体燃料は超音波である振動付与時間が結果的には長くなり、換言すれば、液体燃料が振動子に当たる時間が長くなることにより、その効果が期待されることになる。更には、流水路を多重の螺旋状にすることにより、水流が回転し、渦水流が発生し、その結果として流速が増大されることになる。この結果、液体燃料の処理時間そのものは短時間化されているが、超音波の振動量は増加するといった大きな効果が得られるものとなる。
【００２１】
次に、本願実用新案登録出願人が考案したスクリュー部即ち、増幅スクリュー２及びスクリューホーン４の材質について説明する。本実施例で示したとおり、本願の考案は増幅スクリュー２、スクリューホーン４及び振動素子８によって液体燃料を小クラスター化するのであるが、更にイオン化して炭素間結合を小さくするために、その材質が重要になってくる。本願における増幅スクリュー３及びスクリューホーン４にはシリカ、アルミナ、カリウム、カルシウム等の単体若しくはそれらを混合し、更に温度上昇しない方法で長時間かけて乾燥させ、調製された還元雰囲気の炉内で、約１４００乃至１６００度Ｃ前後で長時間焼成した緻密な焼成体セラミックより構成される。
【００２２】
さらには、本願出願人は、上記したシリカ、アルミナ、マグネシウム、カリウム等の金属材料の替わりにトルマリンで代表される微弱な放射線を放射する放射鉱石や電気石等の花崗岩石である多元素共存特殊鉱石材料を用いる。これらの鉱石は波長１１ミクロン、０.６ミリアンペア程度の微弱電流が永久に流れ続ける誘導体である。そして、例えば流体が空気の場合、大気のマイナスイオンが鉱石の持つプラス電極に吸い付けられ、マイナス電極に整列される。マイナス電極に蓄えられた電子は、増幅スクリューやスクリューホーンの金属鉱石が流体に触れると瞬時に液体中に放電される。これにより、液体燃料がイン化され電気分解が促進されることになる。そして、このような多元素共存特殊鉱石材料を増幅スクリュー２やスクリューホーン４の形状に成形した成形型に流し込み、その後１０００度Ｃの前後の熱によりセラミック化焼結する。このようにして、多元素共存特殊鉱石材料をスクリューガイドとすることにより、振動素子８で増幅スクリュー２やスクリューホーン４を振動させる構成と相まって未処理液体燃料を処理するとともに、イオン化が促進され炭素間結合がさらに小さくなる。なお、上記の実施例については、増幅スクリューあるいはスクリューホーン単体または、両者を実施してもその効果が得られることは言うまでもない。
【００２３】
図２においては、本考案の応用として、重油等を用いた汎用燃焼機器の使用方法を示している。図においては油に水を１０パーセント程度加えてエマルジョン化をしたものであり、このように、本装置でエマルジョン化することにより、燃焼効率を高めることができるようになる。
【００２４】
このような実施例に基づいて、本願考案者が実際のトラック（ディーゼルエンジン）を用いて走行実験を行ったところ、燃費において約１０パーセント乃至１５パーセントの改善が見られ、更には、時速９０ｋｍの登った坂においては、時速約８ｋｍの速度低下しか見られなかったが、未実施例においては２２ｋｍの速度低下が見られ、エンジンの能力自体の効率も向上していることが、確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願考案に係る液体燃料微粒子化処理装置の一部断面図である。
【図２】本願考案に係る応用例である。
【符号の説明】
【００２６】
１  本体
２  増幅スクリュー
３  Ｏリング
４  スクリューホーン
５  ホーンＡ
６  Ｏリング
７  ホーンＡ
８  圧電素子
９  アース端子
１０  ホーンＢ
１１  ボルト
１２  駆動端子
１３  駆動部材保持
【図１】
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【図２】
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